JP4628064B2 - ステッピングモータ - Google Patents

Description

本発明は、レンズ駆動に好適に利用されるステッピングモータに関するものである。

ステッピングモータは、デジタルカメラやビデオカメラのレンズ駆動に利用されており、デジタルカメラなどの小型化に伴い、レンズの鏡筒内に直接搭載される場合がある。このとき、ステッピングモータの外周面での光の反射が抑制されたものが求められており、例えば、特許文献１に記載のものが提案されている。特許文献１記載のステッピングモータは、シャフトの外周にＮ極及びＳ極が交互に配置されたマグネット（ロータ）と、シャフトの軸線方向にマグネットと並列するコイルが収容されたヨークからなる一対の磁極ユニット（ステータ）とを有し、一対の磁極ユニットは、シャフトの軸線方向にマグネットを挟んで配置されて結合している。このステッピングモータでは、各磁極ユニットを樹脂で覆い、その樹脂表面を梨地状に加工することでステッピングモータの外周面での光の反射を防止している。
特開２００３―３２９９０号公報

ところで、上記ステッピングモータでは、一対の磁極ユニットをマグネットに対向させる場合、各磁極ユニットのシャフト挿入用の軸孔の軸線が同軸になるように磁極ユニットを位置決めをしなければならない。しかしながら、各磁極ユニットは、光反射防止用の樹脂で被覆されているので、一対の磁極ユニットを高精度に位置決めするために、例えば、別の位置決め用の部材を要したり、各磁極ユニットに位置決め用の凹凸を形成しなければならなかった。そのため、樹脂被覆が利用されたステッピングモータの構成は複雑であり、その結果として、小型化を促進させ難いといった問題点があった。

そこで、本発明は、構成が簡易であって小型化の促進を容易にするステッピングモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るステッピングモータは、シャフトの外周にＮ極及びＳ極が交互に配置されてなるロータと、シャフトの軸線方向においてロータと並列して設けられるコイルがヨークに収容されてなる一対のステータとを備え、一対のステータが軸線方向においてロータを挟んで対向して配置されているステッピングモータにおいて、一対のステータとロータとを収容する非磁性な筐体を備え、筐体は、ステンレスから形成されており、筐体の内面は、ステータが有するヨークの外面と接しており、筐体の外周面は、凹凸面として形成されると共に黒染めされていることを特徴とする。

上記構成では、各ステータが有するコイルは、シャフトの軸線方向においてロータと並列するため、コイルがロータの外周面に対向するように配置される場合に比べてステッピングモータの径が小さくなり、小型化が図られている。また、各ステータが有するヨークの外面は筐体の内面に接するので、筐体を基準として一対のステータの位置決めをすることができる。このように、筐体が一対のステータの位置決め手段としても利用される結果、ステッピングモータの構成が簡易になっている。

更に、筐体が非磁性であるため、コイルに通電したとき、筐体による不要な磁気回路の発生が防止されており、コイルによって生じる磁界でロータに有効にトルクが発生する。また、凹凸面としての外周面を黒染めすることで光の反射が防止されているので、例えば、筐体の外周面に更に反射防止用シールを貼る場合等に比べてステッピングモータの製造が容易であり、大量生産などに適している。

また、本発明に係るステッピングモータにおける筐体は、プレス成形後に焼鈍されていることが好適である。筐体がステンレスから形成されているので、筐体の肉厚を薄くしてもステッピングモータの強度を維持することができる。その結果、ステッピングモータの小型化を更に図ることができる。また、ステンレスによって筐体をプレス成形すると、ステンレス自体に磁気歪みが発生するが、焼鈍することで筐体を適正な非磁性体に戻すことができる。その結果、コイルに電流を流したときに、筐体による不要な磁気回路の発生を確実に抑制できる。

本発明に係るステッピングモータによれば、構成を簡易にすることができる結果、小型化を促進することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るステッピングモータの好適な実施形態について説明する。

図１及び図２に示すステッピングモータ１は、円筒形状であって、外径ｄ１が約４ｍｍ、全長Ｌが約８ｍｍと小型化が図られており、携帯電話機に搭載されたカメラやデジタルカメラなどのオートフォーカス機構においてレンズ駆動に利用される。このステッピングモータ１は、回転軸としてのシャフト３の外周にＮ極とＳ極とが等間隔で交互に着磁された永久磁石からなるロータ５を有しており、シャフト３の軸線Ｗ方向において、ロータ５の前後には一対のステータ７Ａ，７Ｂが配置されている。

前側のステータ７Ａは、コイル９Ａと、コイル９Ａを収容するヨーク１１Ａとで磁気回路を構成する。ヨーク１１Ａは、鉄からなる外側ヨーク１３Ａ及び内側ヨーク１５Ａからなり、外側ヨーク１３Ａと内側ヨーク１５Ａとは、軸線Ｗ方向に延びると共にシャフト３を回転可能に支持するスリーブ（不図示）を介して結合されている。外側ヨーク１３Ａ及び内側ヨーク１５Ａは、円板部材の外周部から軸線Ｗ方向に延びて環状に配置された複数の櫛状の磁極歯１７Ａ，１９Ａをそれぞれ有し、磁極歯１７Ａと磁極歯１９Ａとは略同一円周上で交互に配置されている。そして、外側ヨーク１３Ａ及び内側ヨーク１５Ａは、軸線Ｗ方向においてロータ５に対して互いに外側及び内側に位置しており、その結果形成される外側ヨーク１３Ａと内側ヨーク１５Ａとの間に、コイル９Ａが挟まれている。この構成では、コイル９Ａは、軸線Ｗ方向においてロータ５と並設させることになるので、ステッピングモータ１の外径ｄ１を小さくすることが可能になる。

また、ヨーク１１Ａ内に収容されたコイル９Ａは、ステータ７Ａの外周面上に設けられた端子ユニット２１Ａに電気的に接続されており、端子ユニット２１Ａが有する端子２３Ａを介してコイル９Ａに外部電源から電流が供給される。

なお、ステータ７Ｂの構成は、ステータ７Ａの構成と同様であるため、ステータ７Ｂの詳細な説明は省略する。以下では、ステータ７Ｂの構成要素で、ステータ７Ａの構成要素に対応するものには、符号にＢを付すことによって表す。

磁気回路としての一対のステータ７Ａ，７Ｂにおいて、磁極歯１７Ａ，１９Ａ，１７Ｂ，１９Ｂは、ロータ５の外周面に対向すると共に、ステータ７Ａの磁極歯１７Ａ，１９Ａとステータ７Ｂの磁極歯１７Ｂ，１９Ｂとが所定の間隔でずれるように、ロータ５を挟んで軸線Ｗ方向に対向して配置されている。よって、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂを介してコイル９Ａ，９Ｂへ流す電流の向きを順次切り替えることで、ロータ５がステップ状に回転し、それに伴い、シャフト３が回転する。

また、ステッピングモータ１は、一対のステータ７Ａ，７Ｂ及びロータ５を収容する筐体２５を有しており、筐体２５は、円筒状のステンレス製ケース２７とステンレス製カバー２９とがレーザ溶接によって接合されて形成されている。

ケース２７の一端部には軸受３１が形成されており、シャフト３は、軸受３１によって回転可能に支持されると共に軸受３１を通ってケース２７の外部に突出する。軸受３１には、ステッピングモータ１をレンズ鏡筒などに取り付けるための取り付け金具３３が溶接されている。取り付け金具３３としては、図１及び図２に示すようなフランジ形状のものに限らず、フレーム形状のものを利用することもできる。

また、ケース２７の外周には軸線Ｗ方向に延びる切り欠き部３５が形成されており、この切り欠き部３５によって、ステータ７Ａ，７Ｂを収容した際に、端子ユニット２１Ａ，２１Ｂが露出するので、端子２３Ａ，２３Ｂに外部電源を電気的に接続できる。更に、ケース２７の軸線Ｗ方向の長さは、カバー２９の軸線Ｗ方向の長さよりも長く、このケース２７内に、ステータ７Ａ、ロータ５、及び、ステータ７Ｂの一部（例えば、磁極歯１７Ｂ，１９Ｂの部分まで）が収容される。そして、ステータ７Ｂの残りの部分をカバー２９で覆うことで、筐体２５内にロータ５及びステータ７Ａ，７Ｂが収容される。

この筐体２５の内径ｄ２、すなわち、ケース２７及びカバー２９の内径は、各ステータ７Ａ，７Ｂが有するヨーク１１Ａ，１１Ｂの外径ｄ３とほぼ等しく、筐体２５の内周面３７は、ヨーク１１Ａ，１１Ｂの外周面３９Ａ，３９Ｂである磁極歯１７Ａ，１９Ａ，１７Ｂ，１９Ｂの外周面と接する。よって、筐体２５を基準として、一対のステータ７Ａ，７Ｂの位置決めをすることができる。特に、全長が長いケース２７内にステータ７Ａ及びステータ７Ｂが収容されるので、ステータ７Ａ，７Ｂの同軸度が確実に確保される。

このように、筐体２５を一対のステータ７Ａ，７Ｂの位置決め手段としても利用できるので、例えば、筐体２５とは別にステータ７Ａ，７Ｂの位置決めをするための部材を用意したり、位置決め用の凹凸を形成する場合に比べて、ステッピングモータ１の構成が簡易であり、ステッピングモータ１の組立も容易になっている。その結果として、ステッピングモータ１の小型化を容易に促進することができる。

上記筐体２５を構成するステンレス製のケース２７及びカバー２９は、元々非磁性なステンレス（例えば、オーステナイト系のもの）をプレス成形して製造されており、プレス成形によって生じるステンレス自体の磁気歪みを適切に解消して非磁性に戻すために焼鈍されている。そのため、ステッピングモータ１のステンレス製筐体２５は非磁性であり、コイル９Ａ，９Ｂに通電しても筐体２５を介して不要な磁気回路が形成されない。したがって、ステータ７Ａ，７Ｂで確実に磁気回路が完結し、ロータ５にトルクを有効に発生させることができる。

また、筐体２５がステンレス製であることで、筐体２５の肉厚を薄くしても強度を維持でき、小型化に有効である。更に、ステンレス製筐体２５の採用によって、取り付け金具３３の溶接が容易になる結果、取り付け金具３３を筐体２５に設けやすくなっている。

更に、焼鈍されたケース２７及びカバー２９は、その外周面を梨地面（凹凸面）とするために塩化第二鉄を利用したエッチング処理が施された後に、酸化物、硫化物を含む黒色皮膜処理によって黒染めされている。このような処理が施された筐体２５の外周面４１では、光の反射が確実に防止される結果、ステッピングモータ１を、レンズを保持する鏡筒内に直接搭載することができる。その結果として、ステッピングモータ１が搭載されるデジタルカメラ、ビデオカメラ及び携帯電話機などの小型化に資する。

このように筐体２５の製造時に反射防止処理が施されるので、例えば、ステッピングモータを製造した後に、つや消し塗料の塗布や反射防止用シールを貼る場合等に比べて、適切に反射防止されたステッピングモータ１を製造することが容易なため、大量生産することが可能であり、製造コストの低減が図れる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。筐体２５は、非磁性なものであればよく、例えば、セラミックから形成されていてもよい。また、ケース２７の全長がカバー２９の全長より長いとしているが、ケース２７及びカバー２９の全長が同じであってもよい。また、筐体２５の外周面４１は、梨地状に加工されているとしたが、凹凸が形成された凹凸面になっていればよい。また、この凹凸面は、エッチング処理に限らず、筐体２５の外周面４１を粗面とすることが可能な化成処理によって形成することもできる。

本発明に係るステッピングモータの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示されたステッピングモータの分解斜視図である。

符号の説明

１…ステッピングモータ、３…シャフト、５…ロータ、７Ａ，７Ｂ…ステータ、９Ａ，９Ｂ…コイル、１１Ａ，１１Ｂ…ヨーク、２５…筐体、３７…筐体の内周面（内面）、３９Ａ，３９Ｂ…ヨークの外周面（外面）、４１…筐体の外周面、Ｗ…軸線。

Claims (2)

1. シャフトの外周にＮ極及びＳ極が交互に配置されてなるロータと、前記シャフトの軸線方向において前記ロータと並列して設けられるコイルがヨークに収容されてなる一対のステータとを備え、一対の前記ステータが前記軸線方向において前記ロータを挟んで対向して配置されているステッピングモータにおいて、
   一対の前記ステータと前記ロータとを収容する非磁性な筐体を備え、
   前記筐体は、ステンレスから形成されており、
   前記筐体の内面は、前記ステータが有する前記ヨークの外面と接しており、
   前記筐体の外周面は、凹凸面として形成されると共に黒染めされていることを特徴とするステッピングモータ。
2. 前記筐体は、プレス成形後に焼鈍されていることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
   

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